甲壳素简介
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甲壳素即几丁质中文名称:甲壳质英文名称:chitin其他名称:壳多糖,几丁质;几丁质、甲壳素定义:由N-乙酰基-D-吡喃葡糖胺聚合而成的直链多糖,是虾、蟹外壳的主要有机成分。
Chitin.甲壳质是1811年由法国学者布拉克诺(Braconno)发现,1823年由欧吉尔(()dier)从甲壳动物外壳中提取,并命名为CHITIN,译名为几丁质。
外观及性质:淡米黄色至白色,溶于浓盐酸/磷酸/硫酸/乙酸,不溶于碱及其它有机溶剂,也不溶于水。
甲壳质的脱乙酰基衍生物(Chitosan derivatives)可溶于水。
甲壳素具有抗癌抑制癌、瘤细胞转移,提高人体免疫力及护肝解毒作用。
尤其适用于糖尿病、肝肾病、高血压、肥胖等症,有利于预防癌细胞病变和辅助放化疗治疗肿瘤疾病。
甲壳质存在于自然界中的低等植物菌类、藻类的细胞,甲壳动物虾、蟹、昆虫的外壳,高等植物的细胞壁等,是从蟹、虾壳中应用遗传基因工程提取的动物性高分子纤维素,被科学界誉之为"第六生命要素"!因此被欧美中日政府认定为机能性免疫物质。
在灵芝、冬虫夏草等植物中也含有微量"几丁聚糖",但含量只在2%-7%之间。
甲壳素是宇宙中唯一带正电的阳性食物纤维,地球上存在的天然有机化合物中,数量最大的是纤维素,其次是甲壳素,估计自然界每年生物合成的甲壳素将近100亿吨。
甲壳素是地球上数量最大的含氮有机化合物,其次才是蛋白质仅此两点,就足以说明甲壳素的重要性。
蟹壳中含有40%的蛋白质、30%的钙、30%的几丁质。
提取甲壳质(几丁质)的工艺是:首先用稀的氢氧化钠液除去蛋白质,然后,用盐酸除去钙盐,剩下的就是几丁质。
为了从这些几丁质中除去乙酰基,用长时间的高温,使之在浓的氢氧化钠中发生反应,就可制成含有氨基的甲壳质。
因为几丁质不溶于酸碱,也不溶于水,很难被人体利用。
经脱乙酰基成几丁聚糖后它能溶于稀酸和体液中,可被人体所利用。
甲壳质名称概括一般通称:甲壳质,甲壳素,(经乙酰化后称为)壳聚糖. 英文名称:Chitin.中文学名:几丁质,甲壳素化学名称:β-(1→4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖别名:壳多糖、几丁质、甲壳质、明角质、聚乙酰氨基葡糖分子式及分子量:(C8H13NO5)n (203.19)n性状:外观为类白色无定形物质,无臭、无味。
不可小觑的甲壳素!甲壳素,又叫甲壳质、几丁质,不溶于碱以及其他有机溶剂,也不溶于水。
在自然界中,它广泛存在于低等植物、菌类、虾、蟹、昆虫等甲壳动物的外壳、真细菌的细胞壁等。
话说甲壳素不溶于水,又怎么能够被植物所吸收利用呢?事实上,不管是医药上应用的甲壳素还是农业上应用的甲壳素,都已经不是原来的天然甲壳素,它在生产中经过酸碱法或者生物法,将天然甲壳素进行脱乙酰基处理,就变成可溶于稀酸的可溶性甲壳素。
这种经过脱乙酰基处理的可溶性甲壳素又称为几丁聚糖或者壳聚糖,而乙酰基脱去55%即可称为壳聚糖,目前转化率最高也就在85%左右,不到90%。
现在貌似还出现了水溶性甲壳素的制备,不过已经不是原来的壳聚糖,应当称之为低聚壳聚糖,还保留着壳聚糖的基本结构特征,这里就不做过多赘述了。
所以,农业上应用的甲壳素应当是几丁质与壳聚糖的合称,在农业生产中往往利用它的物理性质与化学性质,来起到防病抗病,乃至防虫杀虫的目的。
先说物理特性:由于其中的几丁质存在,所以它拥有很好的吸湿性与成膜性,在施用于作物表面时,可形成透气性好、耐雨水冲刷的保护膜,不仅能够抵御病虫害,还能够抵抗干旱、霜冻等不良环境的影响。
另外就得说说它的化学特性,以及生物活性了。
其实这部分还主要是几丁聚糖,即壳聚糖的特性,它拥有非常好的生物相溶性,比较利于作物吸收,在进入植物体内以后,能够诱导植物产生几丁质酶、壳聚糖酶等,进一步分解甲壳素。
并且由于甲壳素广泛存在于真细菌,以及昆虫体内,所以经壳聚糖诱导产生的酶,同样对病菌以及含有几丁质的昆虫有效,能够分解它们体内的甲壳素,达到抑制或者杀伤目的。
所以,在一些菌丝、孢子或虫卵等在接触到施用过甲壳素的作物以后,会被酶分解掉其中的几丁质以及壳聚糖,能够使单细胞细菌死亡,也可以对虫卵及线虫造成不错的杀伤作用。
说到甲壳素的抗菌特性,还得再细细分析一下,壳聚糖除了能够诱导作物产生几丁质酶以及壳寡糖酶以外,还能够产生植物抗毒素,以及葡聚烯糖酶,其中植物抗毒素自身就拥有抗菌活性,而葡聚烯糖酶与几丁质酶则可以在体外抑制病菌,而且壳聚糖还可以诱导植物产生愈创葡聚糖,增强植物细胞壁,进一步增强抗病能力,且壳聚糖能够改变病原菌细胞膜的通透性与流动性,阻断病原菌的代谢,起到抑菌效果。
甲壳素的功效与作用甲壳素是一种天然的有机化合物,它主要存在于昆虫、脊椎动物以及一些植物的外壳中。
甲壳素具有多种功效与作用,被广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。
本文将详细介绍甲壳素的功效与作用,并探讨其在不同领域中的应用。
首先,甲壳素对于人体健康具有重要作用。
甲壳素可以促进胶原蛋白的产生,有助于维持皮肤的弹性,防止皱纹和松弛。
此外,甲壳素还可以促进骨骼的发育与修复,对于骨骼健康有显著的贡献。
研究还表明,甲壳素对于心血管系统具有保护作用,可以降低胆固醇水平,预防心脏病等心血管疾病的发生。
其次,甲壳素在食品领域也有重要的应用价值。
甲壳素的纤维素含量较高,可以增加食物的摄入量,产生饱腹感。
这对于减肥和控制食欲非常有益。
此外,甲壳素还可以减少食物中的胆固醇吸收,降低胆固醇水平,对于预防高血压和高血脂症有一定的作用。
同时,甲壳素还可以作为食品添加剂,增加食品的口感和质地,提高食品的机械强度和稳定性,延长食品的保质期。
此外,甲壳素在化妆品领域也发挥着重要的作用。
甲壳素具有良好的保湿效果,可用作化妆品中的保湿剂。
甲壳素还具有吸附性和调节皮肤油脂分泌的作用,对于油性和混合性皮肤的护理有一定的效果。
此外,甲壳素还具有抗氧化作用,可以减少皮肤老化和皱纹的产生。
因此,甲壳素常被用于护肤品中,可提高皮肤的水分含量,保持皮肤的光滑和细腻。
最后,甲壳素还具有一定的医药价值。
研究发现,甲壳素具有抗炎作用,可以减轻炎症反应,缓解疼痛和不适感。
甲壳素还具有抗菌和抗病毒作用,对于预防感染和治疗一些疾病具有一定的帮助。
此外,甲壳素还可以调节免疫系统的功能,提高人体的抵抗力,对于免疫性疾病具有辅助治疗作用。
综上所述,甲壳素作为一种天然的有机化合物,具有多种功效与作用。
它对于人体健康、食品质量、化妆品和医药领域都有重要的应用价值。
随着人们对健康和美容的需求日益增长,甲壳素的应用前景将更加广阔。
我们有理由相信,随着科学技术的进步和研究的深入,甲壳素将会在更多领域中发挥更大的作用,为人类的健康和美丽做出更大的贡献。
甲壳素分离甲壳素是一种多糖类物质,广泛存在于海洋中的甲壳类动物的外壳和硬壳中。
它具有多种功能和应用价值,被广泛研究和利用。
本文将从甲壳素的来源、结构、性质和应用等方面进行介绍。
一、甲壳素的来源甲壳素主要来源于富含甲壳类动物的海洋生物,如虾、蟹、海藻等。
这些动物的外壳和硬壳中含有大量的甲壳素,可以通过一系列的提取和分离工艺获得。
二、甲壳素的结构甲壳素是一种聚糖类物质,由N-乙酰葡萄糖胺和D-葡萄糖组成。
它的化学结构中包含着大量的氨基、羟基和乙酰基等官能团,使得甲壳素具有一定的化学反应性和生物活性。
三、甲壳素的性质甲壳素具有多种特殊的性质,使得它在许多领域具有广泛的应用。
首先,甲壳素具有良好的生物相容性和生物可降解性,可以在生物体内发挥作用而不会对生物产生毒副作用。
其次,甲壳素具有良好的吸附性能,可以吸附和去除水中的重金属离子和有机物质。
此外,甲壳素还具有一定的药理活性,可以用于抗菌、抗氧化和抗肿瘤等方面的研究。
四、甲壳素的应用由于甲壳素具有多种特殊的性质,因此在许多领域都有广泛的应用。
首先,在环境领域,甲壳素可以用于废水处理和土壤修复,能够有效去除水中的重金属和有机物质。
其次,在食品工业中,甲壳素可以用作食品添加剂,具有增稠、稳定和抗菌等功能。
此外,甲壳素还可以用于医药领域,用于制备药物缓释剂和组织工程材料等。
此外,甲壳素还可以应用于纺织、造纸、染料和涂料等工业领域。
总结:甲壳素是一种具有多种功能和应用价值的多糖类物质,来源于海洋中的甲壳类动物的外壳和硬壳。
它的结构特殊,具有多种特殊的性质,如生物相容性、吸附性和药理活性等。
因此,甲壳素在环境、食品、医药和工业等领域都有广泛的应用。
随着科学技术的不断发展,对甲壳素的研究和利用将会更加深入和广泛,为人类的生活和产业带来更多的益处。
甲壳素的由来甲壳素(Chitin)又名甲壳质,壳多糖,壳蛋白,是法国科学家布拉克诺(Braconno)1811年首先从蘑菇中提取到一种类似于植物纤维的六碳糖聚合体,把它命名为Fungine(蕈素)。
1823年,法国科学家欧吉尔(Odier)在甲壳动物外壳中也提取了这种物质,并命名为chitoin(几丁质),chitoin希腊语原意为“外壳”、“信封”的意思。
1.1 甲壳素的分布自然界中,甲壳素广泛存在于低等植物菌类、藻类的细胞,节肢动物虾、蟹、蝇蛆和昆虫的外壳、贝类、软体动物(如鱿鱼、乌贼)的外壳和软骨,高等植物的细胞壁等,其每年生物合成的资源量高达100亿吨,是地球上仅次于植物纤维的第二大生物资源,其中海洋生物的生成量在10亿吨以上,可以说是一种用之不竭的生物资源。
由于水圈(海洋、湖泊、江河)、岩石圈(陆地和海底)、生物圈(动植物)和气圈中的甲壳素酶、溶菌酶、壳聚糖酶等将其完全生物降解,参与生态体系的碳和氮循环,对地球生态环境起着重要的调控协同作用。
2.甲壳素的化学结构经结构分析,甲壳素是自然界中唯一带正电荷的一种天然高分子聚合物,属于直链氨基多糖,学名为[(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖],分子式为(C8H13NO5)n,单体之间以β(1→4)甙键连接,分子量一般在106左右,理论含氮量6.9%。
其分子结构特点为:氧原子将每个碳原子的糖环连接到下一个糖环上,侧基团“挂”在这些环上。
甲壳素分子化学结构与植物中广泛存在的纤维素非常相似(见图1),所不同的是,若把组成纤维素的单个分子——葡萄糖分子第二个碳原子上的羟基(OH)换成乙酰氨基(NHCOH3),这样纤维素就变成了甲壳素,从这个意义上讲,甲壳素可以说是动物性纤维。
纤维素甲壳素壳聚糖图11.3 甲壳素的化学性质甲壳素有α,β,γ三种晶型。
α——甲壳素的存在最丰富,也最稳定。
由于大分子间强的氢键作用,导致甲壳素成为保护生物的一种结构物质,结晶构造坚固,一般不熔化,也不溶于一般的有机溶剂和酸碱,化学性质非常稳定,应用有限。
甲壳素、几丁质、壳聚糖的区别甲壳素:又称甲壳多糖、几丁质。
甲壳动物(虾、蟹)等的骨骼和菌类(地衣)等的细胞膜的重要成分。
白色半透明固体。
不溶于水、乙醇和乙醚。
是由N-乙酰α-氨基-D-葡萄糖胺以β(1→4)糖苷键连结而成的含氮多糖。
溶于浓无机酸和无水甲酸。
在浓酸或浓碱中发生水解而成α-氨基葡萄糖。
可用于纺织品的防皱和防缩处理;直接染料或硫化染料的固色;涂料印花的固着;木材的胶合以及防雨篷布的上浆等。
也可用作制人造纤维和塑料等的原料。
由含有甲壳质的物质如虾壳、蟹壳等提取制得。
壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物,又称可溶甲壳素、壳多糖、甲壳胺,是一种天然生物高分子聚合物,白色结品性扮末。
有很强的吸湿性,仅次于甘油,高于聚乙二醇、山梨醇。
在吸湿过程中,分子中的羟基、胺基等极性基团与水分子作用而水合,分子链逐渐膨胀,随着pH值的变化,分子够从球状胶束变成线状。
具有很好成膜性、透气性和生物相容性。
无毒,且可生物降解。
甲壳素(几丁聚糖)俗称壳聚糖、几丁质,也称壳胺糖或救多善,学名为几丁聚糖(chitos an)。
广泛存在于蟹、虾等甲壳动物的外壳及各种昆虫的表皮和贝类等软体动物的骨骼、外壳中,以及蘑菇和灵芝等的细胞壁中,是自然界中唯一带正电荷的动物性膳食纤维素。
甲壳素的用途广泛,除工业、农业、轻纺、环境保护、化妆品等领域外,它的医疗保健作用更令人刮目相看,因为它完全不同于一般的营养保健品。
它对于人体具有调节免疫功能,有活化细胞、抑制老化、预防疾病、调节人体生理功能等作用,被欧美学术界誉为与蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质并列的第六大生命要素。
是功能最全面、效果最显著的第三代机能性健康食品。
(一)甲壳素的特点:“五个一”1.甲壳素是目前唯一天然的含有正电荷阳离子基团的可食性动物纤维;2.甲壳素是糖类中唯一的碱性多糖;3.甲壳素保健食品是日本政府批准的唯一允许宣传疗效的机能性保健食品;4.甲壳素资源是自然界里含氮量最高的天然资源;5.日本国际健康研究所所长金子今朝夫在其著作《七种最佳抗癌食品》一书中把甲壳素摆在灵芝、刺五加、螺旋藻、蜂胶、啤酒糟、半藻类之冠;上海胸科医院廖美琳教授在第六届全国肺癌会议报告中,把甲壳素摆在三种抗癌细胞特种的物质(甲壳素、多肽、肝素)之首。
浅析甲壳素及衍生物壳聚糖0前言:甲壳素(chitin) 又名几丁质,是自然界中含量仅次于纤维素的一种多糖,同时,也是地球上数量最大的含氮有机化合物。
其在自然界中主要存在于节肢动物(主要是甲壳纲如虾、蟹等,含甲壳素高达58~85 %) 、软体动物、环节动物、原生动物、腔肠动物、海藻及真菌等中,另外在动物的关节、蹄足的坚硬部分,动物肌肉与骨结合处,以及低等植物中均发现有甲壳素的存在。
壳聚糖是甲壳素脱去大部分乙酰基后的产物是甲壳素最为重要的衍生物。
自从1811 年,法国科学家H.Braconnnot 发现甲壳素以来,甲壳素逐渐被认识与利用。
近年来,国内外相关的研究日趋活跃,甲壳素和壳聚糖已被现代科学称之为继糖、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等五大生命要素之后的第六生命要素。
甲壳素和壳聚糖经过改性之后生成的改性高分子具有无毒、可以完全被生物降解在自然界形成良性循环等诸多优点,显示了良好的应用前景。
关键词: 甲壳素,壳聚糖,利用,开发1. 结构及理化性质1.1 结构甲壳素是一种天然高分子化合物,其学名是β- (1 →4) - 2 - 乙酰氨基- 2 - 脱氧- D - 葡萄糖,是由N - 乙酰氨基葡萄糖以β- 1 ,4 糖苷键缩合而成的。
如果把此结构式中糖基上的N - 乙酰基大部分去掉的话,就成为甲壳素最为重要的衍生物壳聚糖。
1.2 理化性质1.2.1 物理性质甲壳素是白色或灰白色无定型、半透明固体,相对分子质量因原料不同而有数十万至数百万,不溶于水、稀酸、稀碱、浓碱、一般有机溶剂,可溶于浓的盐酸、硫酸、磷酸和无水甲酸,但同时主链发生降解[7] 。
壳聚糖是白色无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体,因原料不同和制备方法不同,相对分子质量也从数十万至数百万不等,不溶于水和碱溶液,可溶于稀的盐酸、硝酸等无机酸和大多数有机酸,不溶于稀的硫酸、磷酸。
在稀酸中,壳聚糖的主链也会缓慢水解,溶液的粘度逐渐降低1.2.2 化学性质甲壳素和壳聚糖化学性质的研究,内容十分广泛, 其分子结构当中含有羟基、氨基和自由基,可以发生酰化、酯化、醚化、氧化、烷基化、螯合、接枝共聚及交联等一系列化学反应,这对于研究认识它们的本质,进行创新性工作,开发新产品有重要意义。
甲壳素甲壳素是几丁质和几丁聚醣(几丁胺醣)的合称。
甲壳素又名甲壳质、壳聚糖,广泛存在于昆虫、甲壳类动物的硬壳以及菌类的细胞壁中。
甲壳素具有抗癌抑制癌、瘤细胞转移,提高人体免疫力及护肝解毒作用。
尤其适用于糖尿病、肝肾病、高血压、肥胖等症,有利于预防癌细胞病变和辅助放化疗治疗肿瘤疾病。
根据现有的研究指出,甲壳素对人体健康有下列的益处:一、调节血脂。
降低血清总胆固醇(TC),增加高密度脂蛋白胆固醇(HDLC),降低低密度脂蛋白,从而降低动脉硬化指数。
“甲壳素”可通过几个途径产生驱脂作用。
1)“甲壳素”阻碍脂类的消化吸收:进入肠腔的脂类因难溶于水无法吸收,需经过胆汁酸的乳化作用,将脂肪变成很小的油滴,以此来扩大与胰脂酶的接触面积利于脂肪的消化。
肝脏生成的胆汁酸(带负电荷)经胆道排入肠腔非常容易与聚集它周围的甲壳素(带正电荷)结合,形成屏障而妨碍吸收,同时由消化道排出体外。
大量的胆汁酸被消耗,从而阻碍脂类的吸收,实现降低血脂。
2)“甲壳素”有利于胆固醇转化:人体内的胆固醇主要来自食物摄入和自身合成。
当人们一提到胆固醇往往会谈虎色变,认为胆固醇是造成心脑血管动脉硬化疾病的元凶,因而把胆固醇看成是对人体有害的物质。
但是,任何事物都有其相对性,实际上胆固醇也是我们身体不可缺少的物质。
是构成脑、神经、性激素、细胞膜等的重要物质,而脂肪消化吸收时不可缺少的胆汁酸,也是胆固醇转化而来的。
因此,胆固醇的值应保持在一个正常的范围之内。
少了影响胆汁酸转化引起消化不良;一旦过剩,就会聚集在血管壁上,使血液循环恶化,引发动脉硬化等疾病。
低密度脂蛋白为胆固醇的主要携带者,胆固醇于肝脏转化为胆汁酸,储存于胆囊内,排入十二指肠将参与脂类的消化吸收过程,其后,95%的胆固醇被肠壁吸收入血重新回到肝脏,即所谓的胆汁酸的肝肠循环。
小肠内的胆汁酸与甲壳素结合排出体外,使进入肝肠循环的胆汁酸大为减少。
人体将肝脏以外的胆固醇运入肝脏,用来制造胆汁酸,最终促成体内胆固醇数量下降,血脂降低。
⼀、公共营养师知识点:甲壳素的命名和主要成份 英⽂的Chitin在《英汉化学⼯词》中,翻译成“⼏丁质”、“甲壳素”、“壳糖”。
在许多中⽂科技期刊中,除以上⼏种名称外,还有叫“⼏丁”、“蟹壳素”、“蟹壳多糖”、“甲壳胺”、“⼏丁聚糖”、“⼏丁糖”、“名⾓壳蛋⽩”、“明⾓质”、“壳蛋⽩”等等⾮常混乱。
我们许多年来⼀直在倡导,并希望统⼀称之为“甲壳素”,这样较为符合于天然⾼分⼦化合物的命名习惯和⼤多数⼈的使⽤习惯。
由于它具有多种⽣理调节机能,可全⽅位调节⼈体功能,补充⼈体必需的纤维素,增强机体免疫⼒,⼀九九⼀年被国际学术界称为继蛋⽩质、脂肪、糖类、维⽣素和矿物质之后的⼈类第六⽣命要素。
(第六⽣命要素是存在与⼈体的⼀种透明质,是⼈体细胞的重要组成部分,具有多种⽣理调节功能,是⼈体必不可少的⼀种物质。
甲壳素在酸性环境下,被酶分解后的基本单位直接成为⼈体细胞的组成部分,是体内透明质酸的基本组成单位。
) 甲壳素是⼀种天然⾼分⼦聚合物,属于氨基多糖,学名为[(1.4)-2-⼄酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖],分⼦式为(C8H13NO5)n,单体之间以β(1-4)糖苷键连接,分⼦量⼀般在106左右,理论含氮量6.9%。
甲壳素有α、β、γ三种晶型,其中α-甲壳素存在最丰富,也最稳定。
由于⼤分⼦之间极强的氢键作⽤,导致其⼀般不溶于⽔,化学性质⾮常稳定,因⽽应⽤有限,通常称其为⼏丁质。
⾃然界中甲壳素⼤多是与各不溶于⽔的⽆机盐及蛋⽩质紧密结合在⼀起。
⼈们为了获取甲壳素,往往将甲壳动物的外壳通过酸碱处理,脱去钙盐和蛋⽩质,得到上述⼏丁质后,再⽤强碱在加热条件下脱去分⼦中的⼄酰基就可以转化为可溶性的壳聚糖,通常称为甲壳素(脱⼄酰度是衡量甲壳素优劣的主要标准)。
甲壳素因含有未结合的氨基,溶解度⼤为改观,可以结合酸分⼦,是⾃然界中带正电荷的碱性多糖。
甲壳素及其衍⽣物具有良好的⽣物相容性,不与体液、组织和细胞产⽣异常反应;具有⽣物可降解性,在⽣物体内可被溶菌酶降解为对⼈体⽆毒N-⼄酰氨基葡萄糖和氨基葡萄糖[2];⽆毒性,其安全性相当于砂糖;不溶⾎,⽆刺激性,⽆热源性,⽆致突变性,因⽽是⼀种安全可靠的天然⽣物活性多糖,因为甲壳素的化学结构与植物中⼴泛存在的纤维素结构⾮常相似,故⼜称为动物纤维素。